随着无线通信技术快速发展,将多个无源器件集成在一起,形成多功能器件,已经成为一个重要的研究课题。如果能够将滤波器和天线进行集成化设计,构成滤波天线(Filtering Antenna),在保证系统整体性能的同时,又会减小无源电路的尺寸,符合小型化集成化的发展趋势。卫星通信地球站作为卫星通信中极为重要的一环,虽然经过几十年的发展取得了重大的进步,但目前仍是制约整个系统性能指标的瓶颈。在民用和军用卫星通信研究领域中,都需要大量使用双频段、多频段共用天线,在这些实际重大项目中,解决工程应用的关键技术之一就是采用双频段共用馈源技术。本文围绕滤波天线以及Ku/Ka双频段分频器的设计开展相关工作,主要设计了一款小型化宽带高增益滤波天线以及一款结构紧凑的Ku/Ka双频段分频器。首先,本文在传统滤波天线研究的基础上,设计并加工了一款新型的基于超材料表面(MS)的滤波天线,其软件仿真和实物测试结果均显示出良好的辐射以及滤波性能。本文对天线的工作机理进行了详细的阐述,并对其关键参数进行了分析。分析发现,该滤波天线具备可以独立调节阻抗匹配或滤波特性的优点。通过改变不同结构的参数可以独立地控制上下频带的滤波特性,这个特点有益于滤波天线的设计。测量结果表明,滤波天线具有44.4%(4.14-6.5 GHz)的宽阻抗带宽,通带内天线平均增益为7.5 dB,滤波性能也令人满意。该天线对带外的抑制也达到了较为满意的结果,在0-8 GHz的阻带中可获得超过17 dB的带外抑制,其中高频阻带的带外抑制可达22 dB。值得一提的是,在滤波天线中不需要额外的滤波电路,因此不存在滤波电路的插入损耗。其次,本文对应用于Ku/Ka双频段馈源网络中的分频器进行了系统的研究,设计出一款采用了分波头结构的Ku/Ka双频段分频器,在Ku/Ka频段可以同时工作,并总结了一套切实可行的设计及优化方法,使其设计方法更加有效、快速。在此款分频器的设计中,圆波导采用了曲线过渡形式的张角,自由度较高,能兼顾低频段的耦合和高次模的抑制;低通滤波器的设计选用了块模滤波器的形式,并且在耦合口处添加匹配段,实现低频段的良好匹配。仿真结果表明,在Ku频段(11.45-11.70 GHz,12.25-12.75 GHz,13.75-14.50 GHz)与Ka频段(19.6-21.2 GHz,29.4-31.0 GHz)内的电压驻波比都在1.3以下,且Ku频段输出端口与Ka频段输出端口之间的端口隔离度优于35 dB,电气性能良好且结构紧凑,满足工程需求,所设计的Ku/Ka双频段分频器能较好地实现分频的功能。